Флюсы для дуговой и электрошлаковой сварки

 

Флюсы, применяемые при электрической сварке плавлением, обеспечивают надежную защиту зоны сварки от атмосферных газов, создают условия устойчивого горения дуги, обеспечивают хорошее формирование шва. Швы получаются плотными и несклонными к кристаллизационным трещинам. После остывания шва шлаковая корка легко удаляется. Флюсы обеспечивают наименьшее выделение пыли и газов, вредных для здоровья сварщика.

Флюсы классифицируют по назначению, химическому составу, структуре, степени легирования шва, способу изготовления, зависимости вязкости шлака от температуры.

По назначению флюсы делят на три группы:

для сварки углеродистых и легированных сталей;

для сварки высоколегированных сталей;

для сварки цветных металлов и сплавов.

 

 

Газы, применяемые при электрической сварке плавлением

 

Для защиты дуги при электрической сварке плавлением применяют такие газы, как аргон, гелий, углекислый газ, азот, водород, кислород и их смеси.

Аргон и гелий являют одноатомными инертными газами. Они бесцветны, не имеют запаха. Аргон тяжелее воздуха, что обеспечивает хорошую защиту сварочной ванны. Аргон, предназначенный для сварки, регламентируется нормативными документами и поставляется двух сортов в зависимости от процентного содержания аргона и его назначения. Аргон высшего качества предназначен для сварки ответственных изделий из цветных металлов. Аргон первого сорта предназначен для сварки сталей. Смеси аргона с другими газами в определенных отношениях поставляют по особым ТУ (техническим условиям).

Гелий значительно легче воздуха. Предусматривается два сорта газообразного гелия: гелий высокой чистоты и гелий технический.

Углекислый газ в нормальных условиях представляет собой бесцветный газ с едва ощутимым запахом. Углекислый газ, предназначенный для сварки, должен соответствовать существующим нормативным документам, в зависимости от содержания он выпускается трех марок: сварочный, пищевой и технический. Летом в стандартные баллоны емкостью 40 дм3 (литров) заливается 25 дм3 (литров) углекислоты, при испарении которой образуется 12 600 дм3 газа. Зимой заливается 30 дм3 (литров) углекислоты, при испарении которой образуется 15 120 дм3 газа. Сварочную углекислоту не разрешается заливать в баллоны из-под пищевой и технической углекислоты.

Водород в чистом виде представляет собой газ в 14,5 раза легче воздуха, не имеет запаха и цвета.

Предусматривается три марки технического водорода, водород применяют только в смесях.

Кислород применяется как добавка к аргону или углекислому газу. Предусматривается три сорта кислорода: 1-й, 2-й и 3-й.

В последние годы все большее применение находят смеси таких газов, как CO2 (углекислый газ), Ar (аргон), O2 (кислород). При сварке в газовых смесях для точной дозировки газов применяют смесители. В настоящее время применяют смесители: УКП-1-71 для смеси (СО2++ O2); АКУП-1 для смеси (Ar + CO2 + O2); УКР-1-72 для смеси (CO2 + O2). Перед смесителем устанавливают осушители для отделения паров или конденсата влаги.

 

 

17. Выбор режимов при ручной дуговой сварке

 

Качество сварных швов при ручной дуговой сварке зависит от квалификации

сварщика. Сварщик должен уметь быстро зажигать дугу, поддерживать необходимую

ее длину, равномерно перемещать дугу вдоль кромок свариваемого изделия,

выполнять необходимые колебательные движения электродом при сварке и т. д.

Наиболее широкое распространение получила ручная дуговая сварка (РДС)

покрытыми металлическими плавящимися электродами на постоянном и переменном

токе.

При правильно выбранных режимах РДС в нижнем положении можно обеспечить

качественный провар металла шва до 3—4 мм. Чтобы избежать непровара металла

шва при РДС металла больших толщин и добиться хорошего формирования шва,

применяют различную форму разделки кромок деталей.

Формы подготовки кромок в зависимости от толщины свариваемых деталей и

различных способов сварки

 

При выборе формы подготовки кромок деталей сварных соединений наряду с необходимостью обеспечения провара учитывают технологические и экономические условия процесса сварки.

Так, стыковые соединения с V-образным скосом кромок рекомендуется применять на металле толщиной 3—26 мм. При большой толщине резко возрастает масса наплавленного металла. При толщине металла до 60 мм применяется Х-образный скос кромок. В последнем случае количество наплавленного металла по сравнению с наплавленным металлом при V-образном скосе кромок уменьшается почти в 2 раза. Это также приводит к уменьшению напряжений в шве и уменьшению деформаций сварного соединения. Режимом сварки называют совокупность характеристик сварочного процесса, обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, форм и качества. При РДС такими характеристиками являются: диаметр электрода, сила сварочного тока, напряжение дуги, скорость сварки, род тока, полярность и др. Примерное соотношение между диаметром электрода и толщиной листов свариваемого изделия приведено ниже:

При сварке многопроходных швов стремятся сварку всех проходов выполнять на одних и тех же режимах. Исключением является первый проход. При ручной сварке многопроходных швов первый проход выполняется, как правило, электродами диаметром 3—4 мм, так как применение электродов большего диаметра затрудняет провар корня шва. Для приближенных расчетов силы сварочного тока на практике пользуются формулой: Iсв = kd, где d – диаметр стержня электрода, мм; k – коэффициент, принимаемый в зависимости от диаметра электрода:

При недостаточном сварочном токе дуга горит неустойчиво, а при чрезмерном токе электрод плавится слишком интенсивно, вследствие чего возрастают потери на разбрызгивание, ухудшается формирование шва. Допустимая плотность тока зависит от диаметра электрода и вида покрытия. Чем больше диаметр электрода, тем меньше допустимая плотность тока, так как ухудшаются условия охлаждения. Вид покрытия оказывает влияние на скорость плавления электрода.

 

Допустимая плотность тока (А/мм2) в электроде при ручной дуговой сварке

Напряжение дуги при РДС изменяется в пределах 20—36 В и при проектировании технологических процессов ручной сварки не регламентируется. Скорость сварки выбирают с учетом необходимости получения слоя наплавленного металла, с определенной площадью поперечного сечения. Скорость сварки подбирают опытным путем при сварке пробных образцов. Род и полярность сварочного тока зависят в основном от толщины металла и марки электрода. Малоуглеродистые и низколегированные стали средней и большой толщины чаще сваривают на переменном токе. Ориентировочные режимы сварки конструкционных сталей приведены в табл. 34.

 

Зажигание дуги.

Для начинающего сварщика очень важно овладеть навыком зажигания дуги. Зажигание дуги выполняется кратковременным прикосновением конца электрода к изделию или чирканьем концом электрода о поверхность металла. «Ведут» дугу таким образом, чтобы кромки свариваемых деталей проплавлялись с образованием требуемого количества наплавленного металла и заданной формы шва. Основные, наиболее широко применяемые способы перемещения конца электрода при РДС. Существуют различные способы выполнения швов по длине и сечению. Выбор способа выполнения швов определяется длиной шва и толщиной свариваемого металла. Условно считают швы длиной до 250 мм короткими, длиной 250—1 000 мм – средними, а более 1 000 мм – длинными

а в соединениях с угловыми швами также от середины к концам обратноступенчатым способом Обратноступенчатая сварка является наиболее эффективным методом уменьшения остаточных напряжений и деформаций. Предыдущий шов остывает до температуры 200—300 °С. При охлаждении одновременно с уменьшением ширины шва уменьшается и первоначально расширенный зазор, именно поэтому остаточные деформации становятся минимальными. При сварке стыковых или угловых швов большого сечения шов выполняется несколькими слоями При этом каждый слой средней и верхней части шва может выполняться как за один проход так и за два и более проходов С точки зрения уменьшения остаточных деформаций сварка за один проход предпочтительнее. Если ширина шва достигает 14—16 мм, то чаще применяется многопроходный способ сварки швов. При сварке металла большой толщины (> 15 мм) выполнение каждого слоя «на проход» является нежелательным. Такой способ приводит к значительным деформациям и образованию трещин в

первых слоях, так как первый слой успевает остыть. Для предотвращения образования трещин заполнение разделки кромок при РДС следует производить каскадным методом или «горкой». В этом случае каждый последующий слой накладывается на еще не успевший остыть предыдущий слой, что позволяет снизить сварочные напряжения и деформации. Заполнения разделки кромок каскадным методом и «горкой»

При каскадном методе заполнения шва весь шов разбивается на короткие участки в 200 мм, и сварка каждого участка производится таким методом. По окончании сварки первого слоя первого участка, не останавливаясь, продолжают выполнение первого слоя на соседнем участке. При этом каждый последующий слой накладывается на неуспевший остыть металл предыдущего слоя. Сварка «горкой» является разновидностью каскадного способа и ведется двумя сварщиками одновременно, от середины к краям. Эти оба метода выполнения шва представляют собой обратноступенчатую сварку не только по длине, но и по сечению шва. Прежде чем приступить к сварке, необходимо

ознакомиться с технической документацией. Процесс изготовления любой конструкции представлен в технологических картах. Кроме технологических карт к технологическому процессу прилагаются чертежи изделия: общий вид и деталировка с необходимыми пояснениями и техническими условиями. На общем виде указываются обозначения сварных швов. При РДС малоуглеродистых сталей в зависимости от прочностных показателей металла широко используют электроды с рутиловым покрытием типов Э42 иЭ46, например, АНО-6, АНО-4 и др. Для сварки ответственных стальных конструкций применяют электроды с основным покрытием типов Э42АиЭ46А, например: УОНИ-13/45, СМ-11, Э-138/45Н и др.

 

19. Технология сварных швов во всех пространственных положениях

 

Сварка швов в вертикальном положении затруднена, так как металл сварочной ванны под воздействием силы тяжести стекает вниз. Для уменьшения воздействия

силы тяжести на металл сварочной ванны сокращают объем самой сварочной ванны путем снижения сварочного тока на 15—20 %. Диаметр электрода не должен превышать 4—5 мм. Сварка вертикальных швов (рис. 69) выполняется снизу вверх (рис. 69, а) или сверху вниз (рис. 69, б). Наиболее удобной является сварка снизу вверх. При этом дуга возбуждается в самой нижней точке шва. Как только нижняя часть сварочной ванночки начинает кристаллизоваться, образуется площадка,

на которой удерживаются капли металла; электрод отводится чуть вверх и располагается углом вперед. При сварке сверху вниз в начальный Для улучшения формирования шва при сварке вертикальных швов должна поддерживаться короткая дуга. При сварке снизу вверх поперечные колебания не производятся или они должны быть очень незначительными. Сварка горизонтальных швов сложнее, чем сварка вертикальных швов. Она выполняется сварщиками высокой квалификации. Повышение производительности труда при ручной сварке может быть достигнуто за счет организационных и технических мероприятий. При ручной сварке штучными электродами необходимо устройство пунктов питания сварочным током для быстрого переключения сварочных проводов. Не менее важным мероприятием является применение электрододержателей для быстрой смены электродов, а также приспособлений для ускоренного поворота деталей Разработка технических мероприятий связана с внедрением новейших способов сварки или усовершенствованием сварочного оборудования и технологии сварки. Вместо V-образной разделки кромок желательно применять Х-образную. Целесообразно применять электроды с большим коэффициентом наплавки, например, электрод МР-3 имеет коэффициент наплавки 8,5 г/(Ач), а электрод ИТС-1 – 12 г/(А-ч) при

прочих равных характеристиках. Для повышения производительности РДС можно повышать сварочный ток до верхнего предела, рекомендуемого для данного диаметра электрода, можно производить сварку опиранием на чехольчик, трехфазной дугой, наклонным или лежачим электродом. При сварке двухсторонних угловых швов на постоянном токе можно сваривать одновременно с двух сторон методом «дуга в дугу»